DE2531459A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der farbe eines fluessigen farbigen mediums - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung der farbe eines fluessigen farbigen mediums

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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
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Description

  • 11Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Farbe eines flüssigen farbigen Mediums" Zur Einstellung der Farbe von Anstrichmitteln, z. B. Lack, ist es üblich, dem Mischbehälter entnommenes Anstriclmittel auf ein Substrat aufzubringen, zu trocknen bzw. auszuhärten und die Farbe dieser Überzugsschicht mit einem Farbmuster zu vergleichen, wonach im Falle von Abweichungen der Farbe dem Anstrichmittel Pigmente, Bindemittel od. dgl. nach Bedarf zugesetzt werden. Da dieser Vorgang zur Erzielung bestimmter Farbtöne moist mehrmals wiederholt werden muß, ist der Zeitaufwand insbesondere auch wegen der erforderlichen Trocknung des Anstrichmittels groß.
  • Dieser Nachteil wird nun erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Messung der Farbe eines flüssigen farbigen Mediums, insbesondere Anstrichmittel, im sichtharen Wellenlängenbereich vermieden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Medium mittels eines Uberlaufgefäßes aus einem Behälter, insbesondere Mischbehälter, entnommen wird, daß in das Medium im Uberlaufgefäß frisches Medium aus dem unteren Abschnitt des Behälters eingebracht wird und daß ein Teil der Oberfläche des im Überlaufgefäß befindlichen flüssigen Mediums mit monochromatischem Licht beaufschlagt wird, dessen Remissionsanteil bzw. Remissionsspektrum gemessen wird. Der Vergleich dieses Meßwertes mit dem bekannten Meßwert für den gewünschten Farbton ermöglicht in einfacher und rascher Weise die Korrektur des untersuchten färbigen flüssigen Mediums, z. B. durch Zusatz eines bestimmten Pigmentes oder des Bindemittels bzw. einer Bindemittellösung.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen zunächst darin, daß die Einflüsse von Zwischenmedien, wie z. B. Glasscheiben, Folien oder Lichtleitern, ausgeschaltet werden. Die laufende Einbringung von frischem Medium in das Überlaufgefäß bewirkt überdies, daß Verfärbungen durch Aufschwimmen spezifisch leichterer Farbpigmente und bzw. oder durch Absetzen von spezifisch schwereren Farbpigmenten vermieden werden und daß eventueli vorhandene Luftblasen von der Oberfläche des im Überlaufgefß befindlichen Mediums weggeschwemmt werden. Dieser Effekt kann vorteilhaft noch dadurch verstärkt werden, daß dem oberen Rand des Uberlaufgefäßes eine Neigung gegenüber der horizontalen, insbesondere von 5 bis 100, erteilt wird.
  • Die Beseitigung der Luftblasen von dem als Meßobjekt dienenden Teil der Oberfläche des Mediums ist wichtig, da diese Luftblasen eine exakte Messung des Farbtones verhindern. Diese Luftblasen entstehen zwangsläufig bei der intensiven Durchmischung des Farbmediums und würden ohne besondere Maßnahmen nur so langsam von selbst verschwinden, daß inzwischen Aufschwimm- und bzw oder Absetzerscheinungen auftreten.
  • Die Beseitigung der Luftblasen von der Oberfläche des im Überlaufgefäß befindlichen Mediums kann weiter dadurch beschleunigt werden, daß das Überlaufgefäß während seines Weges in die Meßstellung um seine vorzugsweise annähernd vertikale Achse gedreht wird, wodurch die Luftblasen an den Rand des Gefäßes xfandern und platzen.
  • Wenn das Überlaufgefäß zwischen zwei Messungen um dieselbe Achse gedreht wird, während es in das im Behälter befindliche Medium eingetaucht ist, so ergibt dies eine gute Selbstreinigung des uberlaufgefäßes.
  • Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhaft der als Meßobjekt dienende Teil der Oberfläche des Mediums im Überlaufgefäß mittels einer weiteren Meßeinrichtung, die z. B. aus Infrarot-Lichtquelle und Photozelle besteht, auf Luftblasenfreiheit, Niveauhöhe und Ebenheit kontrolliert.
  • Eine bevorzugte Einrichtung zur Durchüdhrung des erfindungsgeinäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß ein Behälter, insbesondere Misehbehälter, mit einem hebbar angeordneten Überlaufgefäß vorgesehen ist, wobei an den unteren Abschnitt des Behälters eine Leitung angeschlossen ist, deren oberes Ende oberhalb des Überlaufgefäßes oder in demselben endet und in deren Verlauf eine Pumpe angeordnet ist, und daß oberhalb des Behälters eine Meßeinrichtung zur Messung des Remissionsanteils bzw. -spektrums angeordnet ist. Bei der praktischen Ausfiihrung dieser Einrichtung ist es günstig, wenn das Überlaufgefäß mittels einer Welle mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Zur Gewährleistung der Aushebbarkeit des Überlaufgefäßes aus dem Behälter kann dasselbe gemeinsam mit dem Motor hebbar sein, z. B. mittels eines hydraulischen Hubsystems oder eines von Hand aus betätigbaren Bedienungshebels. Es ist aber auch möglich, den Antriebsmotor starr mit dem Behälter zu verbinden und die Antriebswelle für das Überlaufgefäß als Teleskopwelle auszubilden, deren mit dem Überlaufgefäß verbundener Teil hebbar ist und zu diesem Zweck beispielsweise ein Außengewinde mit einer festbremsbaren Mutter aufweist.
  • Der das farbige flüssige Medium enthaltende Behälter ist vorzugsweise als Mischbehälter ausgebildet und mit einem Rührwerk oder einem Mischpropeller versehen. Zur Prüfung des Inhaltes von großen Mischbehältern ist es jedoch vorteilhaft, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen die Meßeinrichtung tragenden Behälter, der gegebenenfalls sehr klein sein kann, mittels Rohrleitungen mit dem Mischbehälter zu verbinden, wobei durch den Behälter z. B. mittels einer Pumpe andauernd frisches farbiges Medium aus dem Mischbehälter hindurchgeführt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen Fig. 1 und 2 je einen schematischen Längsschnitt durch eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des erfindunesgemäßen Verfahrens in den beiden wichtigsten Betriebszuständen.
  • Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Einrichtung weist einen Behälter 1 auf, der zur Aufnahme eines flüssigen färbigen Mediums in Form eines Lackes dient. Im Behälter 1 ist ein Überlaufgefäß 2 vorne~ sehen, das mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist, die durch ein im Boden 4 des Behälters angeordnet es flüssigkeitsdichtes Lager 5 bzw. eine Stopfbüchse nach unten geführt und mit einem Motor 6, insbesondere Elektromotor, verbunden ist. Der Behälter 1 ist mit vorzugsweise vier Tragsäulen 7 versehen, an welchen der Motor 6 beispielsweise mittels Buchsen 8 höhenverstellbar geführt ist.
  • Zur Höhenverstellung des Motors 6 einschließlich Antriebswelle 3 und Überlaufgefäß 2 ist beispielsweise eine hydraulisch betätigte Hubvorrichtung 9 vorgesehen, die an den Tragsäulen 7 gelagert ist. An den unteren Enden der Tragsäulen 7 sind Justierschrauben 10 vorgesehen, die auf einer Abstellfläche 11 ruhen.
  • Am Boden 4 des Behälters 1 ist eine Leitung 12 angeschlossen, deren oberes Ende oberhalb des Überlaufgefäßes 2 endet und in deren Verlauf eine Pumpe 13 angeordnet ist, die das Medium aus dem unteren Abschnitt des Behälters im Bedarfsfall in das Überlaufgefäß fördert.
  • Oberhalb des Behälters 1 ist eine Meßeinrichtung in Form eines an sich bekannten Spektralphotometers vorgesehen, die z. B. aus einer Lichtquelle 14, die monochromatisches parallelstrahliges Licht in Form von Strahlen 15 (Fig. 2) abgibt, einer Ulbricht-Kugel 16 und Photozellen 17 ("Photomultiplier") besteht. Die Ulbrichtkugel 16, die innen geweißt ist, ist lichtdicht z. B.
  • mittels eines Faltenbalges an den oberen Rand des Behälters angeschlossen.
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Betriebszustand der Einrichtung ist das Überlaufgefäß 2 in das im Behälter 1 befindliche Medium eingetaucht und rotiert. Die Durchmischung des Farbmediums im Behälter 1 wird vorteilhaft durch einen Mischpropeller 18 verstärkt, der beispielsweise an der Antriebswelle 3 unterhalb des Überlaufgefäßes 2 befestigt ist.
  • Zur Messung wird das Überlaufgefäß 2 mittels der Hubvorrichtung 9 in seine in Fig. 2 gezeigte Meßstellung gehoben, wonach der Antriebsmotor 6 stillgesetzt wird. Die dauernd in Betrieb befindliche Pumpe 13 bringt auch während des Meßvorganges frisches Farbmedium aus der Bodenzone des Behälters 1 in das Uberlaufgefäß 2 ein, wodurch die Oberfläche des im Überlaufgefäß befinlichen Mediums ständig erneuert wird. Hierdurch werden Absetz-oder Aufschwimmerscheinungen der Farbpigmente verhindert. Durch die Zufuhr des frischen Mediums werden auch allfällige Luftblasen über den Rand des Überlaufgefäßes 2 weggeschwemmt. Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß dem oberen Rand des Überlaufgefäßes 2 mittels der Justierschrauben 10 eine Neigung von 5 bis 10° gegenüber der Horizontalen erteilt wird. Diese Neigung wird so gewählt, daß der höchste Punkt des Überlaufgefäßes 2 auf der Seite liegt, an welcher auch das obere Ende der Leitung 12 liegt.
  • Das auf die Oberfläche des im Überlaufgefäß 2 befindlichen flüssigen farbigen Mediums in Form von Strahlen 15 einfallende monochromatische parallelstrahlige Licht dringt in das im Überlaufgefäß 2 befindliche flüssige farbige Medium ein, wird in diesem absorbiert und gestreut und verläßt dieses Medium durch dessen Oberfläche als remittierter Anteil 19 in Richtung der gewebten Innenfläche der Ulbrichtkugel 16, in welcher der Remissionsanteil der betreffenden Wellenlänge mittels der Photozellen 17 in herkömmlicher Weise registriert wird. Die Tiefe des Überlaufgefäßes ist hierbei selbstverständlich so zu wählen, daß die Transmission des einfallenden Lichtstrahles 15 unterdrückt wird. Zweckmäßig werden Je nach Art des eingesetzten Mediums Überlaufgefäße 2 mit 2 bis 10 mm Tiefe verwendet, die am oberen Ende der Antriebswelle 3 austauschbar befestigbar sind.
  • Zur Kontrolle des Zustandes der Oberfläche des im Überlaufgefäß 2 befindlichen farbigen Mediums ist eine weitere Meßeinrichtung vorgesehen, die aus einer Infrarot-Lichtquelle 20 und einer Photozelle 21 besteht. Die Photozelle 21, die beispielsweise durch eine einen horizontal verlaufenden Schlitz aufweisende Blende teilweise abgedeckt sein kann, zeigt an, wenn der für die Remissionsmessung wesentliche Abschnitt der Oberfläche des Mediums Luftblasen oder Unebenheiten aufweist. Der von der Photozelle 21 gelieferte Meßwert kann dazu benützt werden, die Messung mittels der Meßeinrichtung t4, 76 und 17 während des Auftretens von Störungen, z. B. Luftblasen, zu unterbrechen.

Claims (11)

  1. Patentansprüche:
    Verfahren zur Messung der Farbe eines flüssigen farbigen Mediums, insbesondere Anstrichmittel, im sichtbaren Wellenlängenbereich, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium mittels eines Überlaufgefäßes aus einem Behälter, insbesondere Mischbehälter, entnommen wird, daß in das Medium im Überlaufgefäß frisches Medium aus dem unteren Abschnitt des Behälters eingebracht wird und daß ein Teil der Oberfläche des im Überlaufgefäß befindlichen flüssigen Mediums mit monochromatischem Licht beaufschlagt wird, dessen Remissionsanteil bzw. Remissionsspektrum gemessen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Meßobjekt dienende Teil der Oberfläche des Mediums im Überlaufgefäß mittels einer weiteren Meßeinrichtung, die z. B. aus Infrarot-Lichtquelle und Photozelle besteht, auf Lichtblasenfreilieit, Niveauhöhe und Ebeniieit kontrolliert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem oberen Rand des Überlaufgefäßes eine Neigung gegenüber der Horizontalen, insbesondere von 5 bis 100, erteilt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß während seines Weges in seine Meßstellung um seine vorzugsweise annähernd vertikale Achse gedreht wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß, während es in das im Behäl ter befindliche Medium eingetaucht ist, um seine etwa annähernd vertikale Achse gedreht wird.
  6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (1), insbesondere Mischbehälter, ein Überlaufgefäß (2) hebbar angeordnet ist, wobei an den unteren Abschnitt des Behälters eine Leitung (12) angeschlossen ist, deren oberes Ende oberhalb des Überlaufgefäßes oder in demselben endet und in deren Verlauf eine Pumpe (13) angeordnet ist, und daß oberhalb des Behälters eine Meßeinrichtung (14, 16, 17) zur Messung des Remissionsanteils bzw. des Remissionsspektrums des im Überlaufbehälter befindlichen flüssigen Mediums angeordnet ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß (2) mit einer Antriebswelle (3) verbunden ist, die durch den Boden (4) des Behälters (t) zu einem Motor (6) geführt ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß (2) gemeinsam mit der Antriebswelle (3) und dem Motor (6) mittels einer Hubvorrichtung (9) hebbar ist.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufgefäß (2) über eine als Teleskopwelle ausgebildete Antriebswelle mit einem starr mit dem Behälter (1) verbundenen Motor verbunden ist.
  10. t. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (3) unterhalb des Überlaufgefäßes (2) ein Mischpropeller (18) angeordnet ist.
  11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) über Rohrleitungen und wenigstens eine Pumpe mit einem Mischbehälter verbunden ist.
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